Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Fotonika - klíč k technologickému rozvoji
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Fotonika - klíč k technologickému rozvoji

Vynález laseru, optických vláken a polovodičových optických součástek výrazně zvýšil význam využití optiky pro moderní technologie. Byl to také impulz pro rozvoj mladého vědního oboru – fotoniky –, který se zabývá vlastnostmi a metodami využití fotonů. Místem, kde si odborníci z těchto tří na sobě závislých oborů – optika, elektronika a fotonika – sdělují svá know-how a sdílejí své úspěchy, se každoročně stává nejvýznamnější světový veletrh optických a laserových technologií Laser World of Photonics. I letos jej koncem června na mnichovském výstavišti doprovázel světový kongres World of Photonics congress.

Rostoucí význam tohoto mladého vědního oboru potvrzuje také studie vytvořená německou strojírenskou asociací VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) a evropskou technologickou platformou Photonics21, uveřejněná právě k letošnímu veletrhu laserových technologií Laser World of Photonics. Studie ukazuje nárůst celkového trhu souvisejícího s fotonikou od roku 2005 do roku 2015 o 220 miliard eur (roční přírůstek 6 %), což je zhruba dvakrát více než růst světového hrubého produktu. V Evropě, která je nyní v žebříčku produkce fotoniky na druhém místě, vzrostl obrat za stejné období o více než 25 miliard eur (v roce 2015 byl obrat necelých 70 miliard) a pouze německé společnosti věnující se oboru fotonika hlásí v roce 2016 obrat 31 miliard. Na prvním místě světové produkce fotoniky vystřídala dlouhodobého lídra Japonsko Čína.


Také letos hostily největší veletrh laserových technologií Laser World of Photonics mnichovské veletrhy Messe München GmbH.

 

Vedoucí obor 21. století

Z výše popsaných výsledků je patrné také široké národnostní spektrum vystavovatelů a návštěvníků, kteří se koncem června v Mnichově na 55 000 m2 veletrhu účastnili. Vedoucí světoví výrobci ve svém oboru prezentovali jedinečnou kombinaci inovativních laserových technologií a jejich průmyslové využití. Rekordní účast 1 293 vystavovatelů, kteří představovali své produkty více než 32 000 návštěvníkům dokazuje postavení tohoto veletrhu ve světě. Celé dva pavilony zaměřené na využití laserových technologií v průmyslových aplikacích pak poukazují na nekompromisní prolínání tohoto oboru s moderními výrobními postupy.

Světlo je nejdůležitějším nástrojem v jednadvacátém století. Ve výrobě polovodičů umožňují UV lasery a vysoce výkonná optika výrobu účinnějších a levnějších mikroprocesorů. Širokopásmový internet by byl nemožný bez optických kabelů. Dokonalá miniaturizace by nebyla možná bez přesných měřicích a sledovacích systémů. Základní kameny pro Průmysl 4.0 jsou definovány jako cenově dostupné mikroprocesory, účinné zesíťování výroby a přesný monitoring. Proto se i v této souvislosti na veletrhu objevuje pojem Fotonika 4.0. Fotonika však není pouze základ pro zesíťovanou výrobu, ale je také naprosto zásadní v mnoha přesných, digitálně řízených laserových procesech. Laserem lze vrtat, řezat, svařovat, tepelně zpracovávat oceli apod., a to vše za minimálního ovlivnění zpracovávané součásti. Jeho největší výhodou je přesnost, flexibilita a rychlost. Přesto se laserové technologie nepřestávají dále vyvíjet. V digitální výrobě má v současné době největší význam využívání laseru s ultrakrátkými pulzy. Moderní lasery s ultrakrátkými pulzy dnes dosahují megahertzových frekvencí a vysoké hustoty pulzu bez toho, aniž by tepelně ovlivňovaly zpracovávaný materiál. Nechtěné tavení materiálu nebo rozstřiky jsou minulostí. Tyto pokroky ve vývoji laseru jistě zaznamenají v budoucích letech velké úspěchy nejen v průmyslových technologiích.

Vývoji laserů s ultrakrátkými pulzy a jejich aplikacím se věnuje také Fraunhoferův institut ILT. Výsledkem jejich bádání jsou „multipaprskové“ procesy. Paprsek ultrakrátkého pulzu je pomocí difrakčních elementů rozdělen na mnoho částečných paprsků a takto je možné simultánně zpracovávat povrch velkých ploch. Rychlost, dynamika či pozice každého paprsku lze řídit pomocí programovatelného systému k těmto účelům vyvinutého a změny např. směru či tvaru paprsku je možné provádět i v průběhu procesu. Využití tato aplikace nalezne např. ve fotovoltaice nebo v elektronice.

Další z Fraunhoferových institutů IWS se věnuje mj. vývoji laserových hlav podle požadavků Průmyslu 4.0. Na veletrhu představil „chytrou“ laserovou hlavu, která je určena k navařování, opravám či povlakování. Hlava je dimenzovaná na laser o výkonu až 6 kW se šířkou stopy od 0,6 do 6 mm. Obsahuje hned několik senzorů, které informují operátora o kritických hodnotách teplot, tlaku či průtoku a při nebezpečí z poškození chytrá hlava dokonce sama proces zastaví.


Ovládnutí světla přináší mnoho nejen průmyslových aplikací.

 

Dynamicky rozvíjející se sektor – senzory

Rozrůstající se sektor senzoriky demonstruje, že přesně kontrolovatelné světlo spolu s kamerovými systémy a bezdotykovými optickými měřicími přístroji budou tvořit základ všech budoucích výrobních procesů. Generální ředitel společnosti Trumpf Dr. Peter Leibinger potvrzuje, že senzory mají kritickou pozici a jakožto jeden z požadavků Průmyslu 4.0 budou tvořit důležitý most mezi fabrikou, IT, cloudem a dodavateli.

Stalo se dnes již naprosto běžnou praxí kontrolovat a monitorovat výrobní procesy důkladněji než jen pouhým okem. Občas to z důvodu rychlosti taktu výrobní linky nebo velikosti sledovaného produktu není ani možné, některé defekty jsou viditelné pouze v určitých vlnových délkách. Stále častěji jsou proto tyto výrobní procesy monitorovány vysokorychlostními kamerami. Běžně jsou data z kamery pomocí optických kabelů přenášena do zobrazovacích zařízení a sledována, např. zmetkovitost výroby či predikce údržby zařízení.


„Chytrá“ laserová hlava z Fraunhoferova institutu IWS obsahuje senzory, které sledují všechny procesy, jež hlava provádí.

 

Doprovodný program

Tradičně bylo možné se na veletrhu zúčastnit komentovaných prohlídek. Mezi nejpopulárnější letos patřila prohlídka s názvem Laserové technologie pro e-mobilitu nebo Fotonika ve výrobě s praktickými ukázkami např. svařování vysokopevnostní ocele apod.

Úspěšná byla premiéra doprovodné akce Make Light Makeathon. Na organizaci akce se podílelo mimo jiné také Ministerstvo vzdělávání a výzkumu. Mnichovské veletrhy již před rokem hostily první Makeathon na veletrhu robotiky s názvem Automatica. A nyní se stal ideálním místem pro mladé talenty také veletrh fotoniky. Za 24 hodin 78 studentů mělo vyvinout produkt za použití optiky do robotické či automatizační oblasti od myšlenky až k prototypu přímo v průběhu veletrhu. Vyvinut byl např. prototyp s názvem Smog Dog – zařízení o velikosti sekačky na trávu, které lokalizuje znečištění ovzduší nebo menší požár pomocí optických senzorů. Jedenáct týmů své projekty ve dvouapůlminutové řeči obhajovalo před porotou složenou z expertů z oboru i z představitelů významných výzkumných ústavů, ale i průmyslových podniků.

Soutěž byla organizována na podporu mladých talentů, kteří mají zájem o techniku, na podporu německých podniků i světového prvenství ve fotonice, kterého podle slov organizátorů bude možné dosáhnout pouze, bude-li podporován příchod mladých schopných inženýrů do průmyslových podniků.

Česká reprezentace

Tradičně se veletrhu účastní také hrstka českých zástupců z oblasti optiky, elektroniky a fotoniky. Letos jich bylo osm. Již ostřílenými hráči na mnichovském výstavišti jsou Crytur, Meopta či SQS Vláknová technika. Nově zde své produkty prezentovaly společnosti EZconn Czech, Ústav fyziky plazmatu AV ČR nebo našim čtenářům známý prodejce laserů na zpracování plechů a profilů 4ISP. Ten jako jeden z mála měl na svém stánku laserový řezací stroj v provozu a jednatel společnosti Petr Tůma si hrdě a s úsměvem hned první den pochvaloval nečekaně velký zájem návštěvníků. Své úspěchy přijela prezentovat také dolnobřežanská výzkumná centra HiLASE a ELI Beamlines. Většina účastníků však přiznává, že spíše než nové obchody zde probíhají přátelská setkání s obchodními partnery a dodavateli.


Česká společnost 4ISP jako jedna z mála měla na svém stánku vyřezávací laserový stroj v chodu.

 
Eva Buzková

Eva.buzkova@mmspektrum.com

Další články

Novinky z veletrhů a výstav
Technologie pro povrchové úpravy
Technologie spojování/ dělení materiálů
Nekonvenční technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky













Sledujte nás na sociálních sítích: